Тормоза, замыкаемые весом груза (грузоупорные тормоза)

Тормоза, замыкаемые весом груза (грузоупорные тормоза) - часть 1

Такие тормоза, получившие широкое применение в ручных механизмах подъема и в механизмах с машинным приводом, при прекращении вращения приводного вала под действием момента от веса груза автоматически развивают тормозной момент, пропорциональный весу груза, останавливают груз и удерживают его в подвешенном состоянии. Следовательно, для получения тормозного момента в данном случае не требуется приложения специального внешнего усилия. Так как тормоз развивает тормозной момент, пропорциональный весу перемещаемого груза, он обеспечивает плавную остановку грузов любого веса с одинаковым замедлением. Для опускания груза в течение всего времени опускания необходимо прилагать внешний момент со стороны привода.

Различают два типа тормозов, замыкаемых весом груза: с уменьшенным в процессе опускания груза усилием прижатия тормозных дисков и постоянным усилием прижатия тормозных дисков при подъеме и опускании груза.

Дисковые тормоза, замыкаемые весом груза с уменьшенным в процессе опускания усилием прижатия тормозных дисков (рис. 7.23),

находят широкое применение в подъемных механизмах с ручным и машинным приводом. При наличии машинного привода тормоз обычно устанавливают на втором валу относительно двигателя, так как при этом на работу тормоза меньше влияет инерция вращающихся частей. При ручном приводе его обычно устанавливают на наиболее быстроходном (приводном) валу.

Рис. 7.23. Дисковый тормоз, замыкаемый весом транспортируемого груза:
а — общий вид; б — установка тормоза в механизме электротали ТЭ-5; в — зубчатое колесо с торцовыми кулачками

Принцип работы тормоза при машинном приводе следующий. Вал 1 (рис. 7.23, а) получает вращение от двигателя и передает крутящий момент через зубчатое колесо 5 грузовому барабану. На валу 1 закреплен с помощью шпонки диск 2. Другой диск 4, выполненный с зубчатым колесом 5 как одно целое, установлен на валу 1, имеющем резьбу. Между дисками установлено храповое колесо 3, свободно сидящее на валу 1. Направление резьбы на валу 1 выбрано так, что при действии момента от веса груза колесо 5 перемещается влево по резьбе и зажимает храповое колесо 3 между дисками 2 и 4. При вращении вала 1 в сторону подъема груза вследствие соответствующего направления зубьев храповое колесо и диски получают возможность свободно вращаться в сторону подъема. По окончании подъема груз останавливается, так как храповое колесо удерживается от обратного вращения собачкой 6, а диски 2 и 4 прижаты к храповому механизму силой трения (момент от веса груза при подъеме, опускании и неподвижно подвешенным грузе направлен в одну и ту же сторону).

Для опускания груза необходимо вал 1 вращать в сторону опускания. Вал 1 закреплен от осевого смещения, поэтому колесо 5 перемещается по резьбе вдоль оси вала вправо до тех пор, пока давление на храповой механизм уменьшится настолько, что момент трения между дисками и храповым механизмом будет недостаточным для удержания колеса 5 от вращения под действием силы тяжести груза. При этом груз опускается. Свободное опускание груза продолжается до тех пор, пока угловая скорость диска 4 не превысит угловой скорости вала; тогда колесо опять начинает перемещаться по резьбе вала влево, увеличивая момент трения между дисками и храповым колесом, прекращая их относительное перемещение.

В процессе опускания груза это относительное перемещение переходит в непрерывное скольжение дисков 2 и 4 по храповому колесу 3, в результате чего наступает состояние относительного равновесия, при котором груз опускается со скоростью, соответствующей частоте вращения ведущего вала. Момент от веса груза на тормозном валу Мгр, приложенный к гайке-колесу 5 или к винту-валу 1, стремящийся затянуть винтовое соединение, уравновешивается моментом трения в резьбе и моментом трения между диском 4 и храповым колесом 3.

При подъеме груза тормоз замыкается и действует как жесткая соединительная муфта. Однако это замыкание не дает гарантии надежного удержания груза в подвешенном состоянии. Для обеспечения надежного удержания груза в подвешенном состоянии должно быть соблюдено условие, выражающееся в том, что сумма моментов трения между дисками 2, 4 и 3 и моментов трения всех частей механизма от тормоза до двигателя (при скорости на среднем радиусе трения не более 3—4 м/с, т. е. когда можно пренебречь силами инерции) должна быть большей или равной грузовому моменту, действующему на тормозном валу:

Постоянное скольжение тормозных дисков при опускании груза приводит к увеличенному их нагреву, что оказывает влияние на работоспособность элементов тормоза и надежность. Во избежание перегрева фрикционного материала наибольшая расчетная удельная мощность трения в электроталях грузоподъемностью 0,5—5 т при работе с номинальным грузом (по данным ВНИИПТмаш) не должна превышать 0,011 кВт/см2. Исходя из этого значения удельной мощности, выбирают площадь трения тормозных накладок и средний расчетный радиус трения тормозных дисков.

Для обеспечения плавной работы автоматического тормоза его поверхности трения обильно смазывают, а в передачах с машинным приводом тормоз помещают в масляную ванну. Уменьшение момента трения в резьбе способствует улучшению работы тормоза. Оно может быть достигнуто уменьшением радиуса резьбы или увеличением угла подъема. Резьба на тормозном валу выполнена прямоугольной или трапецеидальной (вторая предпочтительнее). Радиус резьбы должен быть минимальным по условиям прочности вала и допускаемому давлению в резьбе, принимаемому при трении закаленного винта по бронзовой гайке [р ] = 12 МПа и по чугунной гайке [р ] = 6 МПа; при трении винта из незакаленной стали по бронзовой гайке [р ] = 9 и чугунной гайке (р) = 5 МПа. Прочность элементов грузоупорного тормоза следует рассчитывать по наибольшему (с учетом динамических явлений при замыкании тормоза при подъеме груза с опоры)

значению осевой силы Qmax, которая для тормозов электроталей ТЭ ВНИИПТмаш составляет 1,4 Q. Угол подъема резьбы выбирают в пределах 12—20°, для свободного размыкания поверхностей трения не рекомендуется принимать а < 15°. Число ходов винта п = 2—4.

Тормоз, замыкаемый весом поднимаемого груза, выгодно отличается от обычного стопорного тормоза тем, что он производит остановку грузов различной массы при практически одинаковых значениях замедлений. Стопорный тормоз, тормозной момент которого определяют в зависимости от груза номинальной массы, производит остановку малых грузов весьма резко. Однако установка в механизме подъема одного тормоза, замыкаемого весом груза, нецелесообразно, так как в этом случае при опускании грузов малой массы возрастает влияние вращающихся масс ротора двигателя и остановка происходит замедленно, на большом пути торможения (маховые массы ротора и элементов привода от ротора до вала тормоза ослабляют силу нажатия тормозных дисков, уменьшая тормозной момент).

В тормозах, замыкаемых весом груза, коэффициент запаса торможения определяет лишь степень надежности удержания груза в подвешенном состоянии, но не определяет создаваемого замедления и пути торможения. Путь торможения зависит от соотношения между силами инерции элементов механизма и веса груза, приведенными к валу тормоза. Чем больше вес груза, тем меньше это соотношение и тем меньше путь торможения.

Для уменьшения пути торможения в механизмах подъема с машинным приводом необходимо применение дополнительного стопорного тормоза, устанавливаемого на приводном валу. Назначение этого тормоза — поглощение кинетической энергии вращающихся масс механизма от двигателя до вала, на котором установлен спускной тормоз. Поэтому коэффициент запаса торможения для стопорного тормоза в этом случае определяется моментом инерции элементов механизма и имеет меньшие значения при меньших скоростях. Если установить стопорный тормоз с излишне большим тормозным моментом, то этот тормоз будет осуществлять резкую остановку механизма и груза и опережать действие тормоза, замыкаемого весом груза. Следовательно, при этом исчезнет основная особенность спускного тормоза — возможность создания торможения с одинаковым замедлением при опускании грузов любой массы.

Излишне большой коэффициент запаса торможения для тормоза, замыкаемого весом груза, приводит к нарушению плавной работы механизма — опускание груза будет сопровождаться толчками. При малых скоростях и соответственно меньших значениях сил инерции происходит замедленное затягивание тормоза замыкаемого весом груза, что увеличивает путь торможения.

В некоторых конструкциях (например, в серийно выпускаемых талях ТЭ-5 ВНИИПТмаш вместо винтового замыкания тормоза применены торцовые кулачки на зубчатом колесе 7 (рис. 7.23, б), которые входят в зацепление с торцовыми кулачками на втулке 9, установленной на шпонке промежуточного вала 8 механизма подъема

тали. Этот тип узла замыкания более сложен технологически, но обеспечивает хорошее центрирование деталей, и его применение оправдано для талей большой грузоподъемности.

содержание .. 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 ..